Смесительные устройства

Крепятся на выходное окно и предназначены для обеспечения интерференции встречных излучений на выходе резонатора. Самым простым смесительным устройством является зеркало.

Н едостаток данной схемы в том что часть излучения рассеивается зеркалом и попадает в резонатор, увеличивая полосу захвата; нежосткость конструкции.

Чаще всего используются призменные смесительные устройства, обеспечивающие надежность и жесткость.

Недостатки: невозможность определения направления поворота.

Приемники излучения

На сегодняшний день – только фотодиоды.

Особенности:

1) монохроматичность входного сигнала;

2) диапазон частот от нескольких до сотен Мгц.

Источники питания

Должны обеспечивать 1-2 кВт на метр разрядного промежутка.

Система стабилизации режимов работы

Как правило, стабилизируется температурный режим, а затем стабилизируется режим

работы по магнитным полям

Используется система стабилизации питания.

Достоинства: очнь высокие частоты подставки.

Недостатки: высокие требования к системе термостабилизации и магнитной защиты.

В гироскопах с неплоскими резонаторами используется эффект Зеймана. Он заключается расщеплении контура усиления активной среды под воздействием продольного магнитного поля на два симметричных контура, при этом более высокочастотный контур усиливает волну только с правосторонней циркуляцией, а низкочастотный- левосторонней.

В этом случае нет необходимости вносить в резонатор дополнительные элементы, достаточно только обеспечить продольное магнитное поле на определенном участке разрядного промежутка.

Основные характеристики

К ним относятся:

1) потенциальная точность;

2) Область однозначного отсчета;

3) Нелинейность выходной характеристики;

4) Смещение нуля;

5) Воспроизводимость;

6) Нестабильность.

2. Область однозначного отсчета:

Определяется диапазоном угловых скоростей, в котором каждому значению угловой

скорости соответствует единственное значение выходного сигнала гироскопа.

Определяется исходя из величины разноса соседних продольных мод в резонаторе.

Расстояние между соседними продольными модами:

Причинами смещения нуля являются:

– нестабильность внешних условий работы (нестабильность температуры и

магнитного поля);

– Нестабильность питающих напряжений;

– Нестабильность параметров резонатора.

Все гироскопы обладают смещением нуля кроме тех, которые работают в

динамическом режиме.

5. Воспроизводимость.

Определяется степенью идентичности выходного сигнала при измерении постоянной

скорости вращения одним и тем же прибором при различных его включениях, либо

однотипными приборами при их одновременной работе.

Воспроизводимость от включения к включению зависит от нестабильности

характеристик данного прибора и от неодинаковых условий измерения

Второй тип воспроизводимости от прибора к прибору определяется технологией

изготовления и юстировки приборов.

6. Нестабильность:

Определяется изменением выходного сигнала при измерении постоянной скорости

вращения одним и тем же прибором.

Различают кратковременную и долговременную нестабильность.

Причины кратковременной нестабильности – изменяющиеся условия работы прибора.

Долговременная нестабильность обусловлена, как правило, изменениями параметров

резонатора.

Например:

– «залечивание» микротрещин в материале резонатора;

– старение покрытия зеркал под воздействием плазмы

Основные погрешности ВОГ обусловлены влиянием неоднородностей волоконно-

оптической катушки на встречные волны:

– эффект Фарадея: вызывает дополнительные сдвиги фаз встречных волн.

Устраняется магнитным экранированием катушек или использованием

специальных волокон, сохраняющих направление поляризации излучения.

– Влияние двулучепреломления. Компенсируется использованием специальных

волокон.

– Высокочастотный эффект Керра: зависимость показателя преломления материала от

интенсивности излучения. Устраняется использованием специальных схем

автоподстройки

интенсивности

излучения

либо

использованием

суперлюминесцентных диодов.

– Влияние различных внешних факторов на свойства волоконной катушки. Это могут

быть магнитные, тепловые, акустические поля

Данное устройство работает следующим образом. Излучение He-Ne лазера 1 проходит через ячейки Брега 2 и 4. В ячейках сдвигается частота на величину f ₁и f₂. Далее излучение через направленный ответвитель 6 вводиится в резонатор 7. Таким образом в резонаторе распространяются две встречные волны с частотами ₀+f₂ и ₀+f₁. Устройство 11 подстройки длины резонатора изменяет длину резонатора таким образом, что она становится резонансной для частоты ₀+f₂. Генератор 5 по сигналу с блока управления 10 подстраивает частоту f₁ таким образом, что она становится резонансной для волны распространяющейся по часовой стрелке. 8 и 9- приемники излучения. Таким образом, во вращающемся резонаторе распространяются две встречные волны, которые являются резонансными. Их разность f= f₁- f₂ вычисляется в блоке 12 и является искомой разностной частотой.

В лазерном гироскопе встречные волны, приобретая разность частот, являются не резонансными и их разность вычисляется оптическим способом через интерференцию. В резонаторном ВОГ в резонатор вводятся уже резонансные частоты при данных условиях и разность частот уже заложена в электрических управляющих сигналах.

Если в волоконной катушке радиусом r находится m витков, то:

Можно сделать выводы:

1. Количество витков в волоконной катушке резонатора для двухчастотного ВОГа не влияет на чувствительность;

2. Т. к. n зависит от номера продольной моды излучения, то в двухчастотных ВОГ нужно использовать одномодовые волокна.

В резонаторе ВОГ в качестве источника излучения нужно использовать высокочастотный лазер. В то же время, выходная характеристика резонаторных ВОГ, в отличии от фазовых, линейна и выходной сигнал имеет частотную форму.

Физически используется 3 уровня конструктивного исполнения ВОГ:

1. Полностью объемные устройства;

2. Объемное исполнение с использованием планарных технологий;

3. Полностью волоконные.